徐立華，殷 銘

(蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院精密制造工程系，江蘇 蘇州 215104)

0 引言

目前傳統(tǒng)機(jī)械硬盤仍作為一種主要大容量存儲(chǔ)部件被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。機(jī)械硬盤由磁盤片，讀寫磁頭，磁頭控制器，磁頭驅(qū)動(dòng)臂，盤片轉(zhuǎn)軸，盤片控制電機(jī)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個(gè)部分組成。其中磁頭驅(qū)動(dòng)臂是最重要的部件，作為運(yùn)動(dòng)部件其控制著讀寫磁頭在5 000轉(zhuǎn)以上的磁盤上保持不到一個(gè)微米的距離在各磁道移動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和寫入。其精度直接影響著硬盤的正常工作的穩(wěn)定性和可靠性。如何高效的完成大批量的生產(chǎn)任務(wù)需要對零件的加工工藝進(jìn)行系統(tǒng)的分析和研究。

1 形狀分析

磁頭驅(qū)動(dòng)臂的材料為鋁合金，具有接近甚至超過優(yōu)質(zhì)鋼的強(qiáng)度，良好的塑性，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，具有良好的加工性能。

圖1 硬盤中的磁頭臂

此磁頭驅(qū)動(dòng)臂主要有Swang hole(2.8孔)、Ship comb hole(1.8 孔)、Tear hole(窗口)、Slug hole、Bearing hole(大孔)、Fantail、Tooling hole、Camel、FCBA、Pad、Ground pin hole、surface、Inside surface、Tubing slot(槽)、Step line等部位組成。

圖2 磁頭驅(qū)動(dòng)臂實(shí)體

磁盤驅(qū)動(dòng)臂的整體尺寸比較小但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，除了中間的軸承孔以外，幾個(gè)孔和槽的尺寸精度要求也很高。加工中機(jī)床、刀具或者冷卻液的細(xì)微的變化都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的成品率不太穩(wěn)定。在以往磁盤驅(qū)動(dòng)臂的生產(chǎn)過程中，某個(gè)因素的不穩(wěn)定甚至?xí)?dǎo)致批量的廢品出現(xiàn)，因此在生產(chǎn)過程中需要隨時(shí)監(jiān)測切削情況和加工尺寸精度。

圖3 零件的CMM檢測圖

零件尺寸要求比較多，主要包括孔徑、孔深、高度、長度、圓弧、倒角、位置度、垂直度等，總共需要檢測128項(xiàng)尺寸，其中位置度和垂直度對機(jī)床設(shè)定和機(jī)床本身穩(wěn)定性能要求較高，高度和孔深要求機(jī)床震動(dòng)小，孔徑、長度和圓弧由于刀具磨損，常常會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確。

2 加工工藝

工件的加工批量很大，而體積比較小，要提高生產(chǎn)效率就必須盡可能的提高加工速度。由于工件總厚度是4.49 mm，考慮到夾具在不晃動(dòng)的情況下所能伸出的最長距離，盡量每次加工更多的產(chǎn)品，在保證質(zhì)量的情況下提高產(chǎn)量。

圖4 brother TC-31A加工中心

圖5 毛坯材料

為了更大程度的節(jié)約成本，毛壞為拉制的型材，在保證能被切到的情況下，盡量減少毛壞用量，考慮到加工次數(shù)和夾具的最大伸出長度，最終實(shí)驗(yàn)決定，毛壞總長179.4 mm，總共加工5次，每次加工四片工件，每個(gè)工件總厚度4.49 mm，毛壞在被加工完后會(huì)有25 mm的余量被作為廢料處理。

工件反正兩面和側(cè)面都有需要加工的部分和倒角，共需要裝夾三次才能全部完成。

選擇3臺(tái)作為一組進(jìn)行加工生產(chǎn)。機(jī)床為brother TC 31A，具有雙工作臺(tái)，在24 h連續(xù)加工時(shí)節(jié)省了大量裝夾和輔助時(shí)間，且機(jī)床體積小巧，性能穩(wěn)定，固定方便，振動(dòng)小、安全系數(shù)高。

圖6 夾具的設(shè)計(jì)

圖7 夾具的使用

充分利用機(jī)床工作臺(tái)大小每工作臺(tái)設(shè)計(jì)為一次安裝六個(gè)夾具，每臺(tái)機(jī)床放十二個(gè)夾具。使用前需要對每個(gè)夾具的安裝位置進(jìn)行嚴(yán)格校正，使用時(shí)可以使用自制量棒，檢測毛坯最長和最短的極限尺寸，避免加工異常。

3 刀具和切削液

因?yàn)楣ぜ谴笈可a(chǎn)形狀復(fù)雜，很多尺寸要求精度比較高，所以選用了大量定制刀具這樣既保證了尺寸精度又提高了生產(chǎn)效率。在側(cè)面槽的銑削時(shí)使用的是定制的盤刀，分別加工:Pad、Arm、Fantail、槽、割斷。其中加工Arm槽使用兩把，分別為粗加工和精加工。

圖8 加工用刀具圖

圖9 極壓微乳化切削液

通過Mailkes BC1000極壓微乳化切削液的使用穩(wěn)定了切削過程，還提高了清潔性、防銹性和中和置換性。

此零件在于批量生產(chǎn)中采用了手工編程完成最精簡的加工路徑已達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。在加工時(shí)使用刀具比較多，為了方便調(diào)試和修改，將各刀的走刀路徑放入各子程序中，發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)，可以方便的找到該問題是哪把刀加工的，找到對應(yīng)的子程序，進(jìn)行調(diào)整和修改。

4 結(jié)論

本文介紹了硬盤磁頭驅(qū)動(dòng)臂的加工工藝通過合理的選擇加工設(shè)備、刀具、夾具和相關(guān)裝備。通過多次嘗試，確定了合理的加工先后順序，再優(yōu)化和調(diào)整切削參數(shù)后提高了機(jī)床的加工效率、穩(wěn)定了加工的質(zhì)量，為長期大批量生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖10 試加工完成的成品

［1］ 何永華.電腦硬盤傳動(dòng)臂數(shù)控加工工藝及專用夾具設(shè)計(jì)研究［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2014(2)

［2］ 陳燕.基于不規(guī)則零件的加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2011(14)

［3］ 繆鵬飛，高子良，何永華.基于六點(diǎn)定位法的磁盤驅(qū)動(dòng)臂銑槽專用夾具設(shè)計(jì)［J］.裝備制造技術(shù)，2013(7)

［4］ 馮慧澤，岳彩旭，等.模具加工中刀具的選用［J］.金屬加工，2014(13)

［5］ 戴國洪.NX6.0 CAM數(shù)控加工技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2010